目前,我国“三下”压煤问题严重,以充填开采为代表的“三下”压煤开采技术得以广泛应用。当前的充填开采技术在充填物料运输方面有很大不足,在采用气力输送时,充填物料在运输过程中存在工序多、矸石与空气源动力混合不流畅、输送距离短等问题,严重制约着充填技术的发展。因此,本文以协庄煤矿31115E工作面为研究背景,提出涡流旋浮气力管道输送充填技术,从理论分析、数值计算、模拟试验、现场实践等方面进行研究,旨在解决上述问题,保障采煤工作面安全高效回采充填,提高采区的煤炭回收率,填补目前国内外低压气力输送的空白,取得以下成果:(1)在系统方案理论分析的基础上,分析气力输送风速、输送特性和风机特性,运用气力管道输送原生矸石充填的理论计算方法,在地面布置输送系统工程试验场地,规划设计系统布局和运行流程,初步设定涡流旋浮气力管道输送充填系统参数,确定管径尺寸和分段情况,对输送风量、压损、旋浮参数进行计算分析及优化,确定井下工程案例中的实际输送风速V、固气混合比M、管路内径D_s、压降、旋流参数等。(2)基于工作面充填距离和煤矸石充填量需要,选定充填装备及控制系统。研究设计给料系统和耐磨材质输送管路,选定气源动力设备,设计给料系统、输送管道等装置,采用HMI人机交互界面的PLC控制系统,进行系统控制和检测,利用各种信号传感器采集系统实时数据。(3)以协庄煤矿31115E工作面生产布局为背景,设计涡流旋浮气力充填系统,对充填开采过程中有效衔接和优化配套的煤矸分离、破碎、运输、储存、气力输送、PLC控制等系统进行设计,最大限度地保证采充平行作业,通过实践表明该系统生产运行效果良好。该论文有图40幅,表24个,参考文献80篇。